Rotverschiebung - redshift - Universität Bielefeld
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Grundlagen Entdeckung Zusammenfassung<br />
<strong>Rotverschiebung</strong> - <strong>redshift</strong><br />
<strong>Rotverschiebung</strong> - <strong>redshift</strong><br />
Physikalisches Proseminar<br />
<strong>Universität</strong> <strong>Bielefeld</strong><br />
Verena Leder<br />
18.06.2008
Grundlagen Entdeckung Zusammenfassung<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
Grundlagen<br />
Doppler-Effekt<br />
kosmologische <strong>Rotverschiebung</strong><br />
gravitative <strong>Rotverschiebung</strong><br />
Entdeckung<br />
Doppler-Effekt<br />
gravitative <strong>Rotverschiebung</strong><br />
Pound-Rebka Experiment<br />
kosmologische <strong>Rotverschiebung</strong><br />
Erläuterung<br />
Zusammenfassung<br />
Quellen<br />
<strong>Rotverschiebung</strong> - <strong>redshift</strong>
Grundlagen Entdeckung Zusammenfassung<br />
Definition<br />
◮ Die Verschiebung der Spektrallinien zu längeren Wellenlängen<br />
<strong>Rotverschiebung</strong> - <strong>redshift</strong><br />
Abbildung 1: Spektren
Grundlagen Entdeckung Zusammenfassung<br />
Doppler-Effekt<br />
<strong>Rotverschiebung</strong> durch den Doppler-Effekt<br />
◮ Beobachter entfernt sich vom Wellenursprung<br />
→ scheinbare Vergrößerung der Wellenlänge<br />
→ <strong>Rotverschiebung</strong><br />
<strong>Rotverschiebung</strong> - <strong>redshift</strong><br />
Abbildung 2: Dopplereffekt
Grundlagen Entdeckung Zusammenfassung<br />
gravitative <strong>Rotverschiebung</strong><br />
gravitative <strong>Rotverschiebung</strong><br />
1. Licht verlässt massereichen Körper<br />
→ die Zeit vergeht langsamer wegen der großen Masse<br />
→ gravitative Zeitdilatation<br />
→ wird durch die Wellenlänge ausgeglichen<br />
→ gravitative <strong>Rotverschiebung</strong><br />
<strong>Rotverschiebung</strong> - <strong>redshift</strong>
Grundlagen Entdeckung Zusammenfassung<br />
gravitative <strong>Rotverschiebung</strong><br />
gravitative <strong>Rotverschiebung</strong><br />
2. Licht verlässt massereichen Körper<br />
→ die Lichtquanten müssen Arbeit gegen die Gravitationskraft leisten<br />
→ verlieren Energie<br />
→ Wellenlänge vergößert sich<br />
→ gravitative <strong>Rotverschiebung</strong><br />
<strong>Rotverschiebung</strong> - <strong>redshift</strong>
Grundlagen Entdeckung Zusammenfassung<br />
kosmologische <strong>Rotverschiebung</strong><br />
kosmologische <strong>Rotverschiebung</strong><br />
◮ Ausdehnung der Raumzeit (nicht mehr Flach wie bei der SRT, hier ART)<br />
→ Krümmungen, an denen der Zeitablauf verlangsamt wird<br />
→ kosmologische Zeitdilatation<br />
<strong>Rotverschiebung</strong> - <strong>redshift</strong>
Grundlagen Entdeckung Zusammenfassung<br />
Doppler-Effekt<br />
Doppler-Effekt<br />
◮ vorausgesagt 1842 von C.J. Doppler<br />
◮ bewiesen 1845 von Christoph Buys-Ballot (Schallwellenexperimente)<br />
<strong>Rotverschiebung</strong> - <strong>redshift</strong>
Grundlagen Entdeckung Zusammenfassung<br />
gravitative <strong>Rotverschiebung</strong><br />
gravitative <strong>Rotverschiebung</strong><br />
◮ bewiesen 1962 Robert Pound & Glen Rebka<br />
<strong>Rotverschiebung</strong> - <strong>redshift</strong><br />
Nachweis der gravitativen <strong>Rotverschiebung</strong> von γ-Strahlung im<br />
Gravitationsfeld und damit der ART mit Hilfe des Mößbauer-Effekts
Grundlagen Entdeckung Zusammenfassung<br />
gravitative <strong>Rotverschiebung</strong><br />
Pound-Rebka Experiment<br />
Abb 3: PR Turm<br />
<strong>Rotverschiebung</strong> - <strong>redshift</strong><br />
◮ technisch komplex, Prinzip einfach<br />
◮ Photon von der Spitze am Fuß gemessen<br />
→ λ-Verkleinerung → Blauverschiebung<br />
◮ Photon vom Fuß an der Spitze gemessen<br />
→ λ-Vergrößerung → <strong>Rotverschiebung</strong><br />
◮ Abstieg: Photon erfasst Masse, Impuls und Energie<br />
vom Gravitaionsfeld<br />
◮ Aufstieg Photon transferiert Masse, Impuls und<br />
Energie vom Gravitaionsfeld<br />
◮ mit λ = hc<br />
E<br />
ergeben sich die<br />
Wellenlängenänderungen<br />
◮ Begründung: Raum-Zeit Kontinuum<br />
◮ Mößbauer-Effekt: ermöglichte exakte Messung
Grundlagen Entdeckung Zusammenfassung<br />
kosmologische <strong>Rotverschiebung</strong><br />
kosmologische <strong>Rotverschiebung</strong><br />
◮ bewiesen 1929 von Edwin Hubble<br />
<strong>Rotverschiebung</strong> - <strong>redshift</strong><br />
z = λ beobachtet −λ 0<br />
λ 0<br />
je größer die <strong>Rotverschiebung</strong> (die Wellenlänge λbeobachtet), desto<br />
größer z und damit ist die Lichtquelle um so weiter entfernt
Grundlagen Entdeckung Zusammenfassung<br />
kosmologische <strong>Rotverschiebung</strong><br />
Erläuterung zur kosmologische <strong>Rotverschiebung</strong><br />
<strong>Rotverschiebung</strong> - <strong>redshift</strong><br />
Abbildung 4: Einsturz einer von Ameisen bevölkerten Gummimembran
Grundlagen Entdeckung Zusammenfassung<br />
kosmologische <strong>Rotverschiebung</strong><br />
Erläuterung zur kosmologische <strong>Rotverschiebung</strong><br />
Es waren einmal 6 Ameisen, die auf einer riesigen Gummimembran lebten. Diese<br />
höchst intelligenten Ameisen hatten gelernt, miteinander zu kommunizieren, indem sie<br />
Signalbälle benutzten, die mit einer konstanten Geschwindigkeit (der<br />
Lichtgeschwindigkeit) auf einer Gummimembran entlang rollten. Bedauerlicherweise<br />
hatten sie es versäumt, die belastbarkeit der membran zu berechnen.<br />
Eines Tages trafen sich nun zufällig 5 Ameisen in der Mitte der Membran, so dass<br />
diese aufgrund des Gewichts plötzlich einzufallen begann. Die Ameisen saßen in der<br />
Falle; sie konnten nicht schnell genug krabbeln, um zu entkommen. Die sechste<br />
Ameise befand sich glücklicherweise in sicherer Entfernung. Während die Membran<br />
einstürzte, sandten die gefangenen Ameisen Signalbälle an die sechste Ameise aus,<br />
so dass diese ihr Schicksal verfolgen konnte.<br />
Mit der Membran geschah bei ihrem Kollaps zweierlei: Zum einen fiel sie nach unten<br />
und riss dabei alle in der Nähe befindlichen Objekte mit sich[...]. Zum anderen bog sie<br />
sich und zog sich zusammen, so dass sie [...] eine schüsselähnliche Gestalt aufwies.<br />
Je weiter der Kollaps fortschritt, desto schneller zog sich die Oberfläche der Membran<br />
zusammen. Infolgedessen trafen die von den gefangenen Ameisen in gleichmäßigen<br />
Zeitabständen ausgesandten Signalbälle in immer größeren Abständen bei der<br />
sechsten Ameise ein.<br />
(Dies entspricht der <strong>Rotverschiebung</strong> des Lichts bei einem kollabierenden Stern.)<br />
<strong>Rotverschiebung</strong> - <strong>redshift</strong>
Grundlagen Entdeckung Zusammenfassung<br />
Zusammenfassung<br />
◮ Die Ursachen der <strong>Rotverschiebung</strong> sind nicht immer ganz genau zu<br />
differenzieren<br />
◮ sie kann aber trotzdem zur Bestimmung von Entfernungen im Weltall<br />
genutzt werden<br />
<strong>Rotverschiebung</strong> - <strong>redshift</strong>
Grundlagen Entdeckung Zusammenfassung<br />
Quellen<br />
Quellen<br />
◮ http://homepage.univie.ac.at/franz.embacher/SRT/<br />
Zeitdilatation.html<br />
◮ http://www.wissenschaft-online.de/astrowissen/lexdt z.html#zd<br />
◮ Wörterbuch der Astronomie, Joachim Herrmann, dtv 1996<br />
◮ Abb.1: http://www.mpifr-bonn.mpg.de/public/Dir Jann/lofar dt/<br />
Die%20<strong>Rotverschiebung</strong>.htm<br />
◮ Abb. 2: http://schulen.eduhi.at/riedgym/physik/12/lernpfad wellen.htm<br />
◮ Abb.3: http://www.circlon-theory.com/HTML/poundRebka.html<br />
◮ Abb.4: Gekrümmter Raum und verbogene Zeit, Kip S. Thorne,<br />
Bechtermannmünz Verlag 2000<br />
<strong>Rotverschiebung</strong> - <strong>redshift</strong>
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